高中生物动物细胞工程动物细胞培养和核移植技术原创课件.ppt

1、 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术2.2 动物细胞工程动物细胞工程重点重点 动物细胞培养的过程及条件。用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。难点难点 用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。重点难点重点难点 植物细胞工程常用的技术手段植物细胞工程常用的技术手段有哪些？有哪些？那么动物细胞工程常用的技术手段那么动物细胞工程常用的技术手段 呢？呢？植物组织培养植物组织培养,植物体细胞杂交植物体细胞杂交问题探讨问题探讨动物细胞工程：动物细胞工程：动物细胞培养（动物细胞培养（基础基础）动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞融合动物细胞融合生产单克隆抗体生产单克隆抗体教学过程教学

2、过程 从动物机体中取出相关的从动物机体中取出相关的 ，将，将它分散成它分散成 ，然后，放在适宜的，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞培养基中，让这些细胞 。一动物细胞培养1概念：动物胚胎或动物胚胎或幼龄动物的组织、器官幼龄动物的组织、器官如：肾、肺等如：肾、肺等细胞生命力旺盛，分裂能力强细胞生命力旺盛，分裂能力强组织组织单个细胞单个细胞生长和增殖生长和增殖原理：细胞增殖使细胞和培养液充分接触使细胞和培养液充分接触 注意关键词:细胞贴壁细胞贴壁 接触抑制接触抑制 原代培养原代培养 传代培养传代培养一动物细胞培养2、过程：阅读课本一动物细胞培养2 2、过程、过程幼龄动物幼龄动物剪碎组织剪碎组织取

3、动物器官取动物器官和组织和组织细胞悬浮液细胞悬浮液胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理单个细胞单个细胞胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理单个细胞单个细胞细胞贴壁 接触抑制一动物细胞培养原代原代细胞培养细胞培养细胞培养细胞培养传代传代2、过程、过程取取 的组织、器官的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液 酶酶 贴满瓶壁的细胞贴满瓶壁的细胞单个细胞单个细胞加入加入 液液动物胚胎或幼龄动物动物胚胎或幼龄动物胰蛋白胰蛋白 培养培养接触抑制接触抑制原代原代 培养培养1-10代细胞代细胞4050代细胞代细胞(细胞株细胞株)传代传代培养培养无限传代（无限传代（细胞系细胞系）用 处理胰蛋白酶u 细胞接触抑制细胞接触抑制 细胞在贴壁生长过

4、程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。u 细胞贴壁：指培养过程中，细胞贴附在瓶壁上的现象。要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒。一动物细胞培养p原代培养原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。一般培养的第原代细胞。一般培养的第1 1代细胞与传代细胞与传1010代以代以内内的细胞称为原代细胞培养。的细胞称为原代细胞培养。p传代培养传代培养：将原代细胞（将原代细胞（10代以后代以后）从培）从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续

5、培养，称为传个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。代培养。u细胞株：细胞株：原代细胞一般传至原代细胞一般传至1010代左右细胞代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到存活到40504050代代，这种传代细胞为细胞株。，这种传代细胞为细胞株。u细胞系细胞系：细胞株传代至细胞株传代至5050代后代后又出现细胞生又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以变，使其在培养条件下可以无限制传代无限制传代，这种，这种传代细胞为细胞系。传代细胞为细胞系。遗传物质改变遗传物质改变

6、具癌细胞特点具癌细胞特点遗传物质未改变培养器皿3 3、条件：、条件：1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境 2、营养、营养3、温度和、温度和PH 4、气体环境：、气体环境：补充合成培养基补充合成培养基中缺乏的物质中缺乏的物质一动物细胞培养（添加一定量的（添加一定量的抗生素抗生素，定期更换培养液），定期更换培养液）36.5+0.5度；PH为7.2-7.4。O2作用：进行作用：进行 呼吸，提供能量呼吸，提供能量 CO2作用：维持培养液的作用：维持培养液的PH值值（95%空气和空气和5%CO2）（葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清动物血清、血浆等。、血浆等。）

7、有氧有氧（1 1）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干 扰素、单克隆抗体等。扰素、单克隆抗体等。（2 2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。（3 3）用于检测有毒物质）用于检测有毒物质（4 4）用于生理、病理、药理等方面的研究，）用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据为治疗和预防疾病提供理论依据4、应用一动物细胞培养2、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？何独特之处？3、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新、动物细

8、胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？个体？主要成分：主要成分：葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清动物血清等。等。独特之处有：独特之处有：1、液体培养基、液体培养基 2、成分中有动物血清等、成分中有动物血清等不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体1、进行动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的主要物质是什么成分？用胃蛋白酶行吗？主要：蛋白质。不能。多数动物细胞培养的适宜PH为7.2-7.4，胃蛋白酶在此环境中会变性失活。细胞的全能性细胞的全能性细胞株、细胞系

9、细胞株、细胞系植物体或组织植物体或组织培养结果培养结果获得细胞获得细胞或细胞分泌蛋白或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目 1 1、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞（）、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞（）A A细胞系细胞系 B B细胞株细胞株 C C原代细胞原代细胞 D D传代细胞传代细胞 2 2

10、、动物细胞工程技术的基础是、动物细胞工程技术的基础是-（）A.A.动物细胞融合动物细胞融合 B.B.单克隆抗体单克隆抗体 C.C.胚胎移植胚胎移植 D.D.动物细胞培养动物细胞培养AD 3.3.动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于-（）A.A.培养基不同；培养基不同；B.B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行；动物细胞培养不需要在无菌条件下进行；C.C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能；动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能；D.D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培 养成植株。养成植株。A教学反馈教学反馈

11、 从动物机体中取出相关的从动物机体中取出相关的 ，将，将它分散成它分散成 ，然后，放在适宜的，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞培养基中，让这些细胞 。一动物细胞培养1概念：动物胚胎或动物胚胎或幼龄动物的组织、器官幼龄动物的组织、器官如：肾、肺等如：肾、肺等组织组织单个细胞单个细胞生长和增殖生长和增殖原理：细胞增殖2、过程、过程取取 的组织、器官的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液 酶酶 贴满瓶壁的细胞贴满瓶壁的细胞单个细胞单个细胞加入加入 液液动物胚胎或幼龄动物动物胚胎或幼龄动物胰蛋白胰蛋白 培养培养接触抑制接触抑制培养培养1-10代细胞代细胞4050代细胞代细胞(细胞株细胞株)培养培养无限传

12、代（无限传代（细胞系细胞系）用 处理胰蛋白酶遗传物质遗传物质未改变未改变遗传物质遗传物质已改变已改变原代原代传代传代3 3、条件：、条件：1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境 2、营养、营养3、温度和、温度和PH 4、气体环境：、气体环境：一动物细胞培养（添加一定量的（添加一定量的抗生素抗生素，定期更换培养液），定期更换培养液）36.5+0.5度；PH为7.2-7.4。O2和和 CO2（95%空气和空气和5%CO2）（葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清动物血清、血浆等。、血浆等。）二、动物细胞核移植技术和克隆动物二、动物细胞核移植技术和克隆动物 不能，

13、高度分化的植物细胞仍保持着全能性，而不能，高度分化的植物细胞仍保持着全能性，而动物细胞的全能性会随细胞分化程度的提高逐渐受动物细胞的全能性会随细胞分化程度的提高逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。到限制，分化潜能逐渐变弱。全能性高低：全能性高低：植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞 动物细胞特点？动物细胞特点？分化潜能变窄分化潜能变窄：随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。细胞核仍具有全能性细胞核仍具有全能性：细胞核，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的细胞核仍具有全能性 根据动物细胞核仍具有全能性根据动物细胞核仍具有

14、全能性的特点的特点,怎样将动物细胞的全能性怎样将动物细胞的全能性表达表达?利用动物体细胞核移植技术利用动物体细胞核移植技术（一）概念（一）概念 动物细胞核移植技术是将动物的一个细胞动物细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核，移入到一个已经的细胞核，移入到一个已经 中中，使其重组并发育成一个新的胚胎，该胚胎，使其重组并发育成一个新的胚胎，该胚胎最终发育成完整的动物个体。最终发育成完整的动物个体。u 利用核移植技术得到的动物称为利用核移植技术得到的动物称为去掉细胞核的卵母细胞去掉细胞核的卵母细胞克隆动物。克隆动物。（二）哺乳动物核移植的类型（二）哺乳动物核移植的类型1.胚胎细胞核移植胚胎细胞核移

15、植2.体细胞核移植体细胞核移植细胞分化程度低，恢复全能性细胞分化程度低，恢复全能性细胞分化程度高，恢复全能性细胞分化程度高，恢复全能性容易容易困难困难请看教材请看教材P48图图2-21思考：思考：1.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？2.通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？M中期卵母细胞中期卵母细胞诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成细胞分裂和发育进程。细胞分裂和发育进程。（三）体细胞核移植的过程（三）体细胞核移植的过程（以高产奶牛为例）（以高产奶牛为例）（三）

16、体细胞核移植的过程（三）体细胞核移植的过程（以高产奶牛为例）（以高产奶牛为例）体细胞体细胞培养培养取出核取出核甲牛甲牛乙牛乙牛M卵卵母细胞母细胞去除核去除核去核卵去核卵母细胞母细胞重组重组卵细胞卵细胞核植入核植入卵裂卵裂早期早期胚胎胚胎代孕母牛丙代孕母牛丙移植移植体细胞群体细胞群克隆牛克隆牛细胞核移植细胞核移植胚胎移植胚胎移植物理或化学方法激活物理或化学方法激活显微操作法无性生殖供体细胞（供核）供体细胞（供核）细胞培养细胞培养体细胞体细胞卵巢卵母细胞（卵巢卵母细胞（M中期中期：供质）：供质）去核去核无核卵母细胞无核卵母细胞注入注入细胞细胞融合融合重组重组细胞细胞构建重组胚胎构建重组胚胎胚胎移植

17、胚胎移植代孕母体代孕母体生出与供体奶牛遗传生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛基础相同的犊牛归纳归纳:1.两阶段：两阶段：核移植核移植和和胚胎移植胚胎移植2.取卵细胞作受体细胞的取卵细胞作受体细胞的原因原因是是:它是最大的细胞它是最大的细胞,易操作易操作,它发育可直接表达性状它发育可直接表达性状3.严格来说新个体有卵母细胞的细胞质所以有严格来说新个体有卵母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状两个亲本的性状u 受体细胞为受体细胞为减数分裂第二次分裂中期减数分裂第二次分裂中期（MM）的卵母细胞。的卵母细胞。u 重组细胞需通过物理或化学方法激活，从而完重组细胞需通过物理或化学方法激活，从而完成细胞分裂和发育

18、进程。成细胞分裂和发育进程。u 体细胞核移植的技术操作过程主要包括体细胞核移植的技术操作过程主要包括核供体核供体细胞和核受体细胞的处理和制备、核移植、构建细胞和核受体细胞的处理和制备、核移植、构建重组胚胎、胚胎移植重组胚胎、胚胎移植等步骤。等步骤。为使核移植的胚胎或动物的遗传物质来自有重为使核移植的胚胎或动物的遗传物质来自有重要利用价值的要利用价值的动物提供的体细胞动物提供的体细胞，在供体细胞的，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞核去细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞核去掉或将其破坏。掉或将其破坏。培养的动物细胞一般当传代至培养的动物细胞一般当传代至1050代左右时，代左右

19、时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质也可能会发生突变，也可能会发生突变，而而10代以内的细胞一般能保代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代代10代以内的细胞。代以内的细胞。克隆动物克隆动物DNA主要来自于供体细胞核，但其主要来自于供体细胞核，但其核外还有少量的核外还有少量的DNA，即线粒体中的，即线粒体中的DNA是来是来自于受体卵母细胞。所以用体细胞核移植方法自于受体卵母细胞。所以用体细胞

20、核移植方法克隆的动物并不是供核动物完全相同的复制。克隆的动物并不是供核动物完全相同的复制。（四）体细胞核移植技术的应用前景（四）体细胞核移植技术的应用前景1.1.加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；2.2.保护濒危物种；保护濒危物种；3.3.克隆转基因动物，生产医用蛋白；克隆转基因动物，生产医用蛋白；4.4.作为异种移植的供体，作为异种移植的供体，5.5.人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织、器官后，可用于组织器官的移植。的组织、器官后，可用于组织器官的移植。（五）体细胞核移植技术存在的问题（五）体细胞核移植技术存在的问题1.克隆动物存活率低，遗传缺陷多等；克隆动物存活率低，遗传缺陷多等；2.克隆动物食品的安全性问题。克隆动物食品的安全性问题。